压缩空气储能动图

① 压缩空气储能属于一种物理方式的储能是什么意思

压缩空气储能属于一种物理方式的储能，即空气在整个过程中只存在温度。

压缩空气储能技术利用压缩空气来储能，目前压缩空气储能技术，是继抽水蓄能之后，第二大被认为适合GW级大规模电力储能的技术。其工作原理是，在用电低谷时段，利用电能将空气压缩至高压并存于洞穴或压力容器中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰时段，将高压空气从储气室释放，进入燃烧室燃烧利用燃料燃烧加热升温后，驱动涡轮机发电。

(1)压缩空气储能动图扩展阅读：

压缩空气系统存在着诸多问题，其中最重要的是其与抽水蓄能一样太受地理条件约束，建造压缩空气系统，需要特殊的地理条件来作为大型储气室，如高气密性的岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等，这一限制是影响这项技术推广的重要因素之一。此外传统的空气压缩系统，系统效率仅为40%-55%，相比抽水蓄能的80%，效率较低。

由其原理，可以知道，压缩空气储能很大一部分能量，在压缩空气过程中转化为热能，没有得到有效利用，这是导致这项技术效率低下的重要原因。要想提高压缩空气系统效率，可以将压缩过程中产生的热量通过储热器存储起来，待发电过程中用这部分热量预热压缩空气，可以达到回收热量的目的，这一改进技术，这一系统仍未有实际示范项目投入运行，该系统面临的最大挑战如何保证储热器的储热时常以及如何能做到更经济合理的系统设计。

② 什么是压缩空气

压缩空气，即被外力压缩的空气。空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使本身体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。压缩空气是一种重要的动力源。与其它能源比，它具有下列明显的特点：清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能，没有起火危险，不怕超负荷，能在许多不利环境下工作，空气在地面上到处都有，取之不尽。

空气占有一定的空间，但它没有固定的形状和体积。在对密闭的容器中的空气施加压力时，空气的体积就被压缩，使内部压强增大。当外力撤消时，空气在内部压强的作用下，又会恢复到原来的体积。如果在容器中有一个可以活动的物体，当空气恢复原来的体积时，该物体将被容器内空气的压力向外推弹出来。这一原理被广泛应用在生产、生活中。例如：皮球里打入压缩空气，气越足，球越硬；轮胎里打入压缩空气，轮胎就能承受一定的重量。在大型汽车上，用压缩空气开关车门和刹车；水压机利用压缩空气对水加压，在工厂里，压缩空气用来开动气锤打铁；在煤矿里，它能开动风镐钻眼。还用于管道输送液体和粒状物体。

大气中的空气常压是0.1Mpa，经过空气压缩机加压后达到理想的压力。

英文名称：compressed air 简称：CDA

压缩空气储能系统通过压缩空气存储多余的电能,在需要时,将高压空气释放通过膨胀机做功发电,在电力的生产、运输和消费等领域具有广泛的用途，是大规模储能技术的研发热点

③ 压缩空气储能是将什么能转化为什么能

压缩空气就是对气体做功,气体内能增加,内能增加的表现就是温度上升

④ CASE的压缩空气蓄能

一、压缩空气蓄能产生背景：
1我国主要电网峰谷差越来越大，电网调峰问题日渐突出，调峰有赖于蓄能技术的发展。
2在峰谷分时电价体制下，采用合适的蓄能方式可以提高供电质量、调峰填谷，并且保证机组运行的经济性。
二、压缩空气蓄能方式的特点：
目前世界上存在的蓄能技术包括抽水蓄能，压缩空气蓄能，超导电磁蓄能，飞轮蓄能，高效电池蓄能，燃料电池蓄能等方式，与其他蓄能技术相比CAES具有如下优缺点：
优点：1投资少，运行维护费用低
2动态响应快、运行方式灵活
3经济性能高、环境污染小
4占地面积小
缺点：远离负荷中心，需要一定的地质条件
三、工作原理：
1、蓄能原理：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，即将不可储存的电能转化成可储存的压缩空气的气压势能并贮存于贮气室中。当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电，满足系统调峰需要。
2、CAES电站工作原理：压气机、电动机、贮气室等组成的 系统中将电站低谷的低价电能通过压缩空气储存在岩穴、废弃矿井等储气室中，蓄能时通过联轴器将电动机/发电机和压气机耦合，与燃气轮机解耦合;电力系统峰荷时，利用压缩空气燃烧驱动燃气轮机发电，燃气轮机、燃烧室以及加热器等即发电子系统，发电时电动/发电机与燃气轮机耦合、与压气机解耦合。
四、压缩空气存储空间：
1小/微型压缩空气蓄能电站：管道、大型罐子等压力容器。
2大型压缩空气蓄能电站，三种存储地点：地下盐岩矿内的岩洞、现存矿洞或挖掘成的岩石洞、地下含水的岩石层。
五、CAES蓄能热力过程中能量的转化：
1、理想转化过程
压气机压缩空气蓄能过程当作绝热过程，空气当作理想气体，则此过程可逆，压缩过程中工质的熵值为常数不变，因此理想绝热压缩过程为等熵压缩过程。因为在实际应用中，压比高达70倍以上，最大温度高达1000K以上，这对于存储空间来说是不可接受的，因此必须把进入存储空间之前的高压、高温气体降温，所释放热量可以被热能存储设备保存起来，在利用压缩空气发电时用来加热压缩空气。气体在理想过程中的T-S图如下，其中1-2为等熵压缩过程，2-3为等压冷却过程，冷却到贮气室温度，3-4为等压加热过程，4-5为等熵膨胀过程。
1、实际转化过程
实际过程与理想过程相比，主要有以下几方面的差异：一是空气在压气机中压缩不是理想的等熵过程，它们与理想循环的差异分别用压气机效率来衡量;二是实际循环中工质不再视为比热不变的理想气体，其比热将随温度和组分的变化而改变;三是在工作的过程中进、排气过程有压损，储气室中有压损。因此，整个系统的存储效率在65%左右，最高可到70%。
六、CAES发电系统热力过程：
1、理想热力过程
在发电子系统中，包括三个热力过程：
1)等压加热及燃烧过程：燃烧过程是在燃烧室中完成的，从储气室出来的高压气体吸收喷入燃烧室的燃料释放的热量，燃烧过程的结果是使工质吸收了外界加入的热量，而没有与外界发生机械功的交换。
2)绝热膨胀过程：此过程在透平中完成，过程中工质状态参数也将按绝热过程的规律进行变化。
3)等压放热过程：透平出口空气通过向大气环境放热来完成。
理想热力过程可以用压容图(p-v)和温熵图(T-s)来表示，如下图中2’-2-3，3-4，4-1曲线部分。
2、实际热力过程
发电子系统实际热力过程中，影响因素主要有燃烧室的燃烧效率，燃气透平的等熵膨胀效率，还有反映流动过程压力损失的性能参数(如燃烧室压力损失系数)等。
七、CAES电站的发展趋势：
1、改进燃气轮机循环，应用回热技术。
2、应用联合循环技术。
3、机组和电站的大型化、自动化。
4、用于分布式能量系统及热、电、冷联供，应用微型、小型燃气轮机组成的微型或小型CAES电站，可在投入较少的情况下，调节峰谷差，保证供电质量。
5、进一步发展存储空间。

⑤ 压缩空气储存的能量与容器的关系

单位容器中储存能量的多少，即储能密度与储气的压力有关，压力越大，储存的能量越多。

储存的能量计算：(可以在热力学书上找等温过程过程功的计算公式）
由于等温压缩过程才能使得达到同样压力所耗功最少，因此我们考虑在等温过程中的压缩
假设压缩空气服从理想气体定律，pV=nRT=constant
从一个过程的初始状态A，到最终状态B，假设绝对温度恒定的TA=TB，我们的压缩做作所需的功为（负），膨胀做功为（正），那么压缩耗功为：W=pAVAln(pA/pB)
例子：我们多少能源可以存储在1立方米的储存容器，在70巴（7.0兆帕）的压力下，如果环境压力是1巴（0.1兆帕）。在这种情况下，压缩耗功即储存的能量为：
W = 7.0兆帕×1立方米×ln（0.1兆帕/ 7.0兆帕）= -29.7MJ的。（符号代表压缩外界输入系统的功）

⑥ 风力发电是如何储能的

风力发电储能方式主要有飞轮储能、抽水蓄能、液流电池、锂电池、超级电容器、超导、压缩空气储能等几种形式。

飞轮储能

飞轮储能是一种机械储能方式，其基本原理是将电能转化为飞轮转动的动能，并且长期储存起来，需要时再将飞轮转动的动能转换为电能，供给电力用户使用。高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术促进了储能飞轮的发展。
飞轮储能的功率密度大于5Kw/kg，能量密度大于20kwh/kg，效率大于90%。其优点在于无污染、无噪声、维护简单、可持续工作。飞轮储能主要用于不间断电源、应急电源、电网调峰和频率控制。
目前飞轮储能技术正在向大型机发展，其难点主要集中在转子强度设计、低功耗磁轴承、安全防护等方面。

抽水储能

抽水蓄能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化为重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库的水发电。
抽水蓄能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70—85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。

液流电池

液流电池或称氧化还原液流蓄电系统，与通常蓄电池的活性物质被包容在固态阳极或阴极之内不同，液流电池的活性物质以液态形式存在，既是电极活性材料又是电解质溶液，它可溶解于分装在两大储液罐的溶液中，由各个泵使溶液流经液流电池，在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应。这种电池没有固态反应，不发生电极物质结构形态的改变，与其它常规蓄电池相比，具有明显的优势。
液流电池的储能容量取决于电解液容量和密度，配置上相当灵活只需增大电解液容积和浓度即可增大储能容量，并且可以进行深度充放电。 锂离子蓄电池
锂离子电池与现有的铅酸电池、镍氢电池等电池相比有诸多优点，如无记忆效应、高工作电压、低自放电率、无环境污染性、高能量密度等，在电子消费品领域应用十分普遍。现在国内外都在大力研发新式的储能电池，其中锂离子蓄电池备受关注。
磷酸亚铁锂电池是最有前途的锂电池。磷酸亚铁锂材料的单位价格不高，其成本在几种电池材料 中是最低的，而且对环境无污染。磷酸亚铁锂比其他材料的体积要大，成本低，适合大型储能系统。

由于工艺和环境温度差异等因素的影响系统指标往往达不到单体水平，使用寿命只要单体电池的几分之一甚至十几分之一。大容量集成的技术难度和生产维护成本使这种电池短期内很难在电力系统中规模化使用。

超级电容器

超级电容器又可称为超大容量电容器、双电层电容器、（黄）金电容、储能电容或法拉电容。众所周知，化学电池是通过电化学反应，产生法拉第电荷转移来储存电荷的，而超级电容器的电荷储存发生在电极\电解质的形成的双电层上以及在电极表面进行欠电位沉积、电化学吸附、脱附和氧化还原产生的电荷的迁移。与传统的电容器和二次电池相比，超级电容器的比功率是电池的10倍以上 ，储存电荷的能力比普通电容器高 ，并具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长、使用的温限范围宽等特点。在风力发电系统直流母线侧并入超级电容器，不仅能想蓄电池一样储存能量，平抑由于风力波动引起的能量波动，还可以起到调节有功无功的作用。
但由于超级电容器较为昂贵，在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量调节，如大功率直流电机的启动支持动态电压恢复等，在电压跌落和瞬态干扰时提高供电水平。

超导储能

超导储能系统是利用超导线圈将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载的一种电力设施，它是一种新型高效的蓄能技术。超导蓄能系统主要由电感很大的超导蓄能线圈、使线圈保持在临界温度以下的氦制冷器和交直流变流装置构成。
当储存电能时，将风力发电机的交流电，经过交-直流变流器整流成直流电，激励超导线圈。发电时，直流电经逆变器装置变为交流电输出，供应电力负荷或直接接入电力系统。由于采用了电力电子装置，这种转换非常简便、响应极快，并且储能密度高，结构紧凑。不仅可用于降低甚至消除电网的低频功率振荡，还可以调节无功功率和有功功率，对于改善供电品质和提高电网的动态稳定性有巨大的作用。它的蓄能效率高达90%以上，远高于其他蓄能技术。小容量超导蓄能装置已经商品化。供电力系统调峰用的大规模超导蓄能装置，在大型线圈产生的电磁力的约束、制冷技术等方面还未成熟，各国正在加紧研究。

压缩空气储能

压缩空气储能是在电力系统峰荷时，利用压缩空气储存的能量发电，向系统供电；在系统低谷时，利用电网中的富余电力，通过空气压缩机储存能量。与抽水储能方式相似，这种储能方式也需要特定的地形条件，即需要特定的洞穴用于储存风能。在风力强，用电负荷小时，将风力发电机发出的多余电能将空气压缩并储存在洞穴中；而在无风或负荷增大时，则将储存在洞穴内的压缩空气释放出来，形成高速气流，推动涡轮机转动，并带动发电机发电，供应负荷。压缩空气蓄能发电系统的关键是气室的密封性、经济性、可靠性等。
除此之外，还有一些风力发电储能技术：

铅酸电池

铅酸蓄电池主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池，具有成本低、技术成熟、储能容量大（已达到MW 级）等优点，主要应用于电力系统的备载容量、频率控制，不断电系统。然而，它的缺点是储存能量密度低、可充放电次数少、制造过程中存在一定污染等。 镍镉电池
镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。电解液通常用氢氧化钾溶液。镍镉电池具有大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单、循环寿命长等优点，最早应用于手机、笔记本电脑等设备。当然，镍镉电池的“记忆效应”会逐渐降低电池的容量。此外由于其存在重金属污染已被欧盟组织限用。

⑦ 什么是压缩空气储能

外电报道，比尔盖茨参与投资空气压缩储能新秀企业光帆能源(LightSail Energy)D轮融资3730万美元，因看好其未来新能源前景。压缩空气储能的原理是空气压缩时储能，膨胀时发电，利用低谷、风电、太阳能等不易储藏的电力来储能，在需要的时候发出来，完全不受地理条件的限制。